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学 海 无 涯 焦耳定律教学设计 一、教学目标: 1、知识和技能目标:知道电流的热效应,理解焦耳定律的内容、公式及其运用,知道 电热器的原理及构造。 2、过程与方法目标:要求学生能从感知事物提出问题自己设计动手动脑探究科 学规律中体会科学研究的方法,学会科学探究、知识迁移的方法,培养学生的科学研究的能 力。 3、情感态度与价值观目标:激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神,培养学 生的辩证唯物主义精神,渗透实事求是和科学献身教育,激励学生努力学习。 二、教学重点与难点 如何引导学生进行科学探究;如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法,培养科 学研究的能力。 三、教法与学法 将学生分组,以小组为单位进行教师引导下的科学探究,加强组内同学间的合作、讨 论和交流,加强师生间相互反馈,以问题和小组交流贯穿教学的始终,不断提出新问题,不 断解决新问题。开学时就将学生 4 人一组分组,分组时男女生分开后,自由组合,便于讨论 与交流,随着学习的深入,可适当调整小组成员,每个组至少有一个好的同学能起到小老师 的作用,带领小组同学开展自主式学习。 四、教具与学具 学生用:铁架台、学生电源、大号试管和温度计各三支、导线若干、量筒、煤油、电 阻丝(5、10、10 欧各一根,教师课前用电炉丝截取并焊好导线) 。每小组一套。 教师用:与学生的基本相同,温度计改用数字的,另加各种电热器(电炉、电饭锅、 白炽灯、电风扇等) 、多媒体课件及教学平台。 五、探究实验:研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。 六、教学活动实录(部分) : (一)导入新课 师: (教师出示电饭锅,白炽灯、电风扇)这几种电器各有什么功能? 生:煮饭、照明、吹风。 师:这些电器虽然功能不同,有没有共同点? (学生小组讨论,请三位同学上来各拿一个电器,同时通电实验 1 分钟,并请他们触摸电器 和电扇的电动机部分) (凡教师提出问题,教师留有一定的时间,让学生同桌或四人小组讨论) 生:它们工作时都会发热。 师:对!电流通过任何电器或导体,电器和导体都会发热,这种现象叫电流热效应。 (教师 学 海 无 涯 板书:电流热效应) 师:这种现象中能量是怎样转化的? 生:电能转化为内能。 (教师板书:电能转化为内能) 师:它们产生的热量有什么不同? 生: (学生讨论后)它们产生的热量有多有少。 (在学生心里自然产生了“产生热量有多少?”这个问题。 ) 【点评】根据学生的日常生活创设问题情景,提出问题,建立问题期待,能有效地激发学生 学习的动机。 (二)科学探究焦耳定律: 师:既然电流通过用电器产生的热量不同,同学们会想到什么问题? (学生议论纷纷,举手发言,教师引导 ) 生:电流通过导体产生的热量与什么因素有关?(学生自己提出问题) 师:你们觉得与什么因素有关?(引导学生去猜想) (学生议论纷纷,举手发言,教师引导 ) 生:可能与电压、电流、电阻、时间或其它等等因素有关。 (学生猜想) 师:同学们讨论很热烈!猜想对不对呢?(引导学生进入实验研究) 生:我们用实验来验证! (通过平时的教学,学生都明白:实践是检验真理的唯一标准,任 何问题都要由实验事实来评判) 【点评】各种研究问题和教学活动都是由学生自己提出来的,而不是教师强加的,充分体现 学生的主体作用,学生充满兴趣和动力去解决自己发现的问题。 师:好!下面就请你们以小组为单位设计实验方案(学生设计实验) (学生小组讨论,讨论时间可以长一点) 【点评】教师开始不要给任何提示,以免禁锢了学生的思维,让学生放开思维去思考,培养 学生开放型思维能力。 师:哪个小组汇报一下你们设计的实验方案? (学生七嘴八舌,但真能设计完整方案的不多,此时需要教师的引导) 师:你们说说做这个实验首先要解决一些什么问题?(教师引导学生如何进行实验设计) 生:热量的多少如何用实验展示出来? 生:如何用实验来验证热量与电流、电阻、时间的关系。 生:用什么样的电路去实验。 生: 师:大家想想在前面的学习中有没有可以体现热量多少的办法? 生: (学生讨论并发言)有热胀冷缩比较热量法,测温度比较热量法等等。 师:请同学谈谈你们的方法。 学 海 无 涯 生:我们利用热胀冷缩的办法:找两个相同的烧瓶 师:很好!因为要进行比较,一定要条件相同,所以要用相同的烧瓶其他小组还有什么 方法? 【点评】渗透科学的比较方法:条件相同。 生:可以将上述烧瓶中的空气膨胀换成液体(水或煤油) 师:也很好!测温度比较热量法呢? 生:可以直接用温度计去测量升高的温度,质量相等的煤油温度升高越多,吸热越多 师:同学说得很好!只是上述前几种方法是定性讨论方法,只能说明多少关系,最后这 种方法是从定量的角度去考虑的,我们今天就采用他说的这种实验方法,好吗? 【点评】渗透教学民主的观念。 师:现在再来看看如何用实验来验证热量与电流、电阻、时间的关系。大家想想:在前面的 学习中,经常学到某个物理量由几个物理量决定,当讨论它与其中一个量的关系时,要使另 外的量相同或不变。这是什么方法? 生:这是控制变量法。 【点评】再次渗透科学的比较方法和控制变量法:条件相同。 师:因此我们可以将上述问题分解成三个问题来研究?分解成哪三个问题? 生:热量与电流,热量与电阻,热量与时间三个关系问题。 师:如何用实验研究热量与电阻的关系? 生:将两个不同的电阻通以相同的电流(可以串联) ,比较两个电阻在相同的时间里产生的 热量。 师:如何用实验研究热量与电流的关系? 生;将两个相同的电阻通以不同的电流(可以并联) ,比较两个电阻在相同的时间里产生的 热量。 师:如何用实验研究热量与时间的关系? 生:选择任意一个电阻,不断通电,观察温度是否随通电时间不断升高。 师:综合大家的意见,我们要做三次实验,花的时间太长。为了节省实验时间,能否将上述 三次实验合并为一次实验?看哪个小组最先设计好实验电路。 (学生小组讨论,画出初步的实验电路图,不一定每个小组都对,教师用投影仪展示某组设 计的实验电路图,并请该组代表讲述设计思路) 生: (用多媒体教学平台展示探究过程中的问题流程图,如右图所示。教师结合该图,小结一下 同学们设计实验的过程,并统一认识和完善实验电路) 【点评】通过上述引导和展示图例,教会学生学会分解问题和合并问题,学会逐步解决问题 的方法,提高解决问题的能力。另外也提倡了开放性思维、多种解决方案。 学 海 无 涯 师:请同学们按照上述我们设计的实验方案开始实验。 说明:学生以小组为单位进行实验操作并记录有关实验数据,教师随时指导实验。 (进行实 验) 实验记录:煤油的初温:T0=_。 煤油的末温:T1=_,T2=_,T3=_(三个末温应为同时的温度) 。 (教师巡视各个小组, 有选择地将某个小组的实验数据用投影仪展示出来, 并请该组同学将 数据转换成下表内容) 电流 电阻 时间 温升大小 放热多少 实验结论 R1 与 R2 比较 R2 与 R3 比较 R3 自身比较 师:其它小组实验数据虽然与这不同,但都与这个数据差不多,可以看出其中的规律。哪个 同学说一下,你从这数据中看出了什么?(数据分析,归纳总结) 生:(学生可能说不准确,但大体的意思肯定能说得出来) 。 师:同学发现了一个规律,我们不妨把这个规律称为定律。大家鼓掌祝贺他。其实 这个定律早在很多年前, 物理学家焦耳就是按照刚才大家的研究方法, 实验研究了很多年才 得出的,因此这个定律也叫焦耳定律。 (教师用教学平台投影焦耳定律的内容、公式、单位等) 说明:在现实中学实验条件下,该实验能够得出较准确的数量关系。 【点评】 开展成功与激励教育, 另外强调了我们的研究方法与物理学家进行科学研究的方法 一样,潜意识地使学生认同科学探究的方法。 师: 有的同学会问: 我们一节课就能把这个规律研究出来, 而焦耳要用好多年才能研究出来, 是不是他有点问题?这里面有几个方面的问题:第一:那时的实验条件不够好;第二:缺少 必要的指导老师,因为在他之前没有任何人研究和知道这个问题;第三:缺少与其他科学家 的合作与交流,基本上是一个人关门在家研究,要走很多弯路。而我们有老师指导和小组交 流合作,集体的智慧是无穷的;第四:很重要的一点就是实验要精确,实验数据没有什么误 差,误差大了就得重新做,不然就不叫规律了。焦耳就是在实验条件简陋的情况下,重复实 验了几千次,直至实验很精确了才得出了焦耳定律。 师:请问你们哪个小组的实验没有什么误差? 生:有较大误差。 【点评】通过对焦耳的故事介绍,对学生进行科学精神和实事求是精神的教育,并培养学生 的科学献身精神,激励学生勤奋学习。同时也告诉了学生在科学研究中合作与交流的重要, 还为下面的评估作了铺垫。 师:能不能找一找误差的原因和改进的办法?(对实验探究的评估) 学 海 无 涯 生: (学生讨论后发言)有热量的散失,试管外面包隔热材料。 生:有可能这电阻丝的电阻不准确,可换用阻值准确的电阻丝。 生:温度计读数不同时,尽量同时读数。 生:三支试管中的煤油质量有误差,最好用天平准确测量。 生:温度计本身不标准,应事先选择标准的三个温度计。 生: 师:同学们分析得很好!从这里也可以告诉我们以后进行科学实验研究时,不仅要做好误差 分析, 更应该在设计实验和实验操作中时刻考虑到怎样才能减小实验误差, 这样才能更好地 得出规律出来。 【点评】评估过程也是对学生进行思维训练的过程,同时也使学生认识到评估的重要性。 (三)自学训练 学生自己阅读课本上的例题,借此训练学生的自学能力。 【点评】该例题不难,课本上解题过程很清楚,学生自己看得懂。学生自己能学的东西要放 手让学生自己去获取,没有必要加进教师这一中间环节,逐渐培养学生的自己学习的能力。 (四)交流与思考 用投影仪将下面问题投影出来,请同学们互相交流看法。 1、焦耳定律中有这样一句话: “电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正 比” ,小李想:如果要电炉在一定时间里多放出热量,应当增大电阻丝的电阻。他的想 法对吗?为什么? 2、电风扇通电会发热,这些热量是人们希望得到的吗?电风扇的能量转化形式怎样? 能否想点办法减少电风扇的能量散失? 【点评】第一题是检查学生对焦耳定律和科学比较方法的理解,第二题是回应开头,并且让 学生思考电热与电功的区别。 (五)小结及布置作业 用投影仪将教学流程图投射出来, 结合该图重点小结一下上述科学探究的步骤和方法。 【点评】每节课都这样,同学们就逐渐掌握了科学探究的步骤和方法,潜移默化地学会了科 学探究。 布置作业:将上述思考题作为作业,做在作业本上,待老师阅后保存在自己的学习档 案袋里。 【点评】学生的作业不能总是算过来算过去,经常给学生布置一些文字型和开放 型作业可以更全面促进学生的发展。同时,利用所学的科学知识与社会、生活相 联系,用科学知识去解释现象,在日常生活中找到所学知识的应用,培养学生的 创新意识。 学 海 无 涯 【教学设计说明】 根据素质教育的要求,我们的教学要培养学生的科学素养和创新能力,体现以人为本 的教学思想,使学生在学校里得到全面的发展。物理学科是一门以实验为基础的学科,要想 学好物理,就得认真仔细地做好实验,提倡学生敢于动手、勤于动手,要多动脑,对实验中 看到的现象和学习中遇到的问题, 要多问些为什么?我们还要突破知识本位的思想, 着力培 养学生的科学研究的方法和能力。 学习物理还要多联系社会与生活, 试着用科学知识解释看 到的现象, 在日常生活中找到所学知识的应用, 想一想科学技术给我们的社会带来了哪些好 处?同时又带来什
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